JP7296690B1

JP7296690B1 - 回転機構

Info

Publication number: JP7296690B1
Application number: JP2022184468A
Authority: JP
Inventors: 隆晟河合
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-11-01
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2042-11-01
Also published as: JP2024066364A

Abstract

【課題】簡易な構成で安定的に被回転体の回転をロックする。【解決手段】回転機構は、駆動ギヤと、前記駆動ギヤと同心の被回転体と、前記被回転体に重畳して設けられ、前記駆動ギヤの歯部に対向する歯部と、前記被回転体の外周寄りに回動中心とを有する扇形ギヤと、前記被回転体の半径方向にスライドし、端部が当該被回転体から前進して前記被回転体の外部構造に嵌合し、又は後退して当該嵌合が解除されるように、当該被回転体に設けられるスライド部と、基準位置から前記駆動ギヤに従動して回動する前記扇形ギヤにその回動経路上で当接して当該扇形ギヤの回動を制約するように前記被回転体に設けられ、当接した前記扇形ギヤを介して前記駆動ギヤの回転を前記被回転体に伝えて当該被回転体を回転させる、ストッパと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、回転機構に関する。

ロボットアーム等の作業機械における動力伝達系では、モータ等の動力源による回転駆動が種々のギヤを介して伝達されることで、アームの種々の動作が実現される。例えば、アームの関節部分には、駆動軸の回転により被回転体を任意の角度で回転及び停止させる回転機構が設けられ、駆動軸側のアーム部材に対し、被回転体に接合されるアーム部材が回動することで、アームの屈曲及び伸展が行われる。被回転体のロック手段には、磁気を用いるものや、ウォームギヤ、スプリング等の機械的構造によるものが知られている。特許文献１には、スプリングにより回転抵抗を付与する機構が開示される。

特開２００７－５６４９６号公報

被回転体のロックに磁気を用いる場合、磁気を生成するために電力が消費されたり、磁気の制御のための追加的回路構成が必要となったりする。また、機械的構造としてウォームギヤによるセルフロック機能を用いる場合、一方で回転開始時に必要なトルクを得るために時間を要する。さらに、スプリングを用いた機構は、スプリングの劣化に伴い性能が不安定化するおそれがある。

上記に鑑みてなされた本発明は、簡易な構成で安定的に被回転体の回転をロックすることが可能な回転機構に関する。

本発明の一側面における回転機構は、駆動ギヤと、前記駆動ギヤと同心の被回転体と、前記被回転体に重畳して設けられ、前記駆動ギヤの歯部に対向する歯部と、前記被回転体の外周寄りに回動中心とを有する扇形ギヤと、前記被回転体の半径方向にスライドし、端部が当該被回転体から前進して前記被回転体の外部構造に嵌合し、又は後退して当該嵌合が解除されるように、当該被回転体に設けられるスライド部と、基準位置から前記駆動ギヤに従動して回動する前記扇形ギヤにその回動経路上で当接して当該扇形ギヤの回動を制約するように前記被回転体に設けられ、当接した前記扇形ギヤを介して前記駆動ギヤの回転を前記被回転体に伝えて当該被回転体を回転させる、ストッパと、を有する回転機構であって、前記扇形ギヤは、前記スライド部からスライド方向と交差する方向に突出するピンと遊嵌して前記扇形ギヤの回動に伴って当該ピンを前記スライド部の前記端部が前進又は後退するように湾曲したスリットを有し、当該スリットは、前記駆動ギヤが回転することで前記扇形ギヤが前記ストッパに当接するときには前記スライド部の前記端部を後退させ前記外部構造との嵌合を解除することで前記被回転体を回転可能にし、前記駆動ギヤが停止して前記被回転体が回転を継続し、前記扇形ギヤが前記基準位置まで回動するときには前記スライド部の前記端部を前進させ前記外部構造と嵌合させることで前記被回転体の回転をロックする。

本発明によれば、簡易な構成により被回転体の回転をロックする回転機構が提供される。

回転機構の構成例を示す図である。回転機構の断面図を示す図である。スライド部の構成を示す図である。回転機構の動作例を示す図である。回転機構の断面における動作例を示す図である。回転機構の動作例を示す図である。回転機構の動作例を示す図である。第１変形例における回転機構の構成を示す図である。第１変形例における回転機構の動作例を示す図である。第２変形例における回転機構の構成を示す図である。第３変形例における回転機構の構成を示す図である。第３変形例における回転機構の断面図である。第３変形例における回転機構の動作例を示す図である。第３変形例における回転機構の動作例を示す図である。スリットの変形例を示す図である。スライド部と外部構造の変形例を示す図である。回転機構の実施例の構成を示す図である。回転機構の実施例の構成を示す図である。回転機構の実施例の構成を示す図である。回転機構の実施例の構成を示す図である。回転機構の実施例の構成を示す図である。

本発明における回転機構の実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。

図１、図２は、本実施形態における回転機構の構成を示す。図１は、回転機構の平面視における構成を示し、図２は図１の回転機構のＡ－Ａ´における断面の構成を示す。回転機構１は、駆動ギヤ１０と、駆動ギヤ１０と同心の被回転体１１と、被回転体１１に重畳して設けられ被回転体１１の外周寄りに回動中心１２を有する扇形ギヤ１３と、被回転体１１に設けられ被回転体１１の半径方向にスライドするスライド部１４と、被回転体１１に設けられて扇形ギヤ１３に当接するストッパ１５Ｒ、１５Ｌと、を有する。

駆動ギヤ１０は、回転軸１６においてモータ等任意の動力の回転出力を受けることで、回転軸１６を中心に回転可能に構成される。駆動ギヤ１０は、外周に歯部１７を有する。なお、図１以下において、歯部１７その他の歯部における歯の図示は省略する。

扇形ギヤ１３は、駆動ギヤ１０の歯部１７に対向し歯部１７と係合する歯部１８を円周部分に有する。扇形ギヤ１３は、駆動ギヤ１０の回転に従動して回動中心１２を中心に回動可能に構成される。また扇形ギヤ１３は、弦方向に延在しその中心部で回動中心１２に接近するように湾曲するスリット１９を有する。

スライド部１４は、例えば、図２、及び扇形ギヤ１３を省略した被回転体１１の一部にかかる図３に示すように、被回転体１１に設けられる空洞部２０に収容されることで、被回転体１１に設けられる。空洞部２０は、被回転体１１の半径方向に延在し被回転体１１の外周部分で外部に連通する。スライド部１４は、空洞部２０の延伸方向に沿ってスライド可能に構成される棒状の部材である。スライド部１４と空洞部２０はそれぞれ、スライド部１４が前進方向Ｆへスライドすることでその端部１４ａが被回転体１１の外周へ突出して被回転体１１の外部構造１００に設けられる孔に篏合し、後退方向Ｂへスライドすることで端部１４ａが後退して外部構造１００との篏合が解除されるような寸法に構成される。スライド部１４は、被回転体１１の中心寄りの端部に、スライド方向、すなわち前進方向Ｆまたは後退方向Ｂに交差する方向に突出するピン２１を有する。ピン２１は、被回転体１１に空洞部２０の延伸方向に沿って設けられるガイド孔３０を介して扇形ギヤ１３のスリット１９に遊嵌するよう突出する。ガイド孔３０は長手形状を呈し、その長手方向の距離はスライド部１４がスライドする距離以上である。

ストッパ１５Ｒ、１５Ｌは、扇形ギヤ１３が重畳する被回転体１１の面において、扇形ギヤ１３の回動経路に干渉するよう突出する凸部であり、回動範囲の端部を画定する位置に設けられる。ストッパ１５Ｒ、１５Ｌは、扇形ギヤ１３の半径方向に延在する長手形状の部材であって、被回転体１１と一体的に形成され、又は被回転体１１に接合される。

図１、図２に示すように、扇形ギヤ１３がその円弧に沿った歯部１８の中心において駆動ギヤ１０の歯部１７と係合するような基準位置に位置するとき、スライド部１４のピン２１は、扇形ギヤ１３のスリット１９における回動中心１２寄りに位置する。このとき、スライド部１４の端部１４ａは、外部構造１００の孔に篏合する。これにより、被回転体１１は固定され回転がロックされる。

扇形ギヤ１３が基準位置に位置する状態で、駆動ギヤ１０が回転方向Ｄへ回転すると、扇形ギヤ１３が駆動ギヤ１０に従動して回動方向Ｒへ回動し、ストッパ１５Ｒに当接して回動が妨げられるまで回動を続ける。このとき、扇形ギヤ１３の回動に伴ってスリット１９が回動方向Ｒへ回動するので、スリット１９に遊嵌するピン２１がスリット１９の湾曲に沿ってスリット１９における図面上の左側へ、つまり扇形ギヤ１３の回動中心１２から遠ざかるように誘導され、スライド部１４を後退方向Ｂへスライドさせる。

図４、図５は、それぞれ図１、図２に示す回転機構１において、扇形ギヤ１３がストッパ１５Ｒに当接する位置まで回動した状態を示す。

図４に示すように、扇形ギヤ１３は、ストッパ１５Ｒに当接する位置まで回動すると、ストッパ１５Ｒによって回動が阻まれる。このとき、扇形ギヤ１３は、歯部１８の図面上の左端部において駆動ギヤ１０の歯部１７に係合しており、駆動ギヤ１０とストッパ１５Ｒとを連結させた状態とする。その状態で、駆動ギヤ１０が、回転方向Ｄへの回転を継続すると、その回転が扇形ギヤ１３を介し被回転体１１に伝わる。一方で、図４、図５に示すように、スライド部１４が後退方向Ｂへスライドした状態にあることで端部１４ａと外部構造の孔１００との篏合が解除されて被回転体１１は回転可能に解放される。よって、被回転体１１が、駆動ギヤ１０の回転に伴って、回転方向Ｄへ回転する。

回転方向Ｄへ回転する被回転体１１の回転を任意の回転角で停止させるべく駆動ギヤ１０の回転を停止させたにも関わらず、被回転体１１に対し回転方向Ｄへの外力が加わり、被回転体１１の回転方向Ｄへの回転が継続する場合がある。仮に、被回転体１１が図４、図５に示す回転角のときに駆動ギヤ１０を停止させ、被回転体１１が回転方向Ｄへ回転を継続すると、図４、図５の状態は、それぞれ図６、図７の状態へ遷移する。

図６に示すように、駆動ギヤ１０の回転が停止した状態で被回転体１１が図４の状態から回転方向Ｄへ回転角θ回転すると、扇形ギヤ１３の回動中心１２も、扇形ギヤ１３と停止した駆動ギヤ１０との係合を維持しつつ回転角θ回転するので、扇形ギヤ１３は被回転体１１に対し回動中心１２を中心として回動方向Ｌへ、ストッパ１５Ｒから離れて回動する。これにより、扇形ギヤ１３は基準位置まで戻る。その際、スリット１９によりピン２１がスリット１９の中心部へ、つまり回動中心１２に近づくように誘導され、これに伴いスライド部１４が前進方向Ｆへスライドするので、図６、図７に示すように、端部１４ａが回転角θに対応する位置に設けられる外部構造１００の孔と篏合する。外部構造１００における孔は、例えば、被回転体１１の外周全域に亘って任意の間隔で設けられる。このようにして、被回転体１１は、回転角θで回転がロックされ、回転を停止する。

回転機構１によれば、駆動ギヤ１０の動力源の出力を停止させた場合に、略所望の回転角で被回転体１１の回転をロックすることが可能となる。その際、動力源の回転軸に無用の負荷をかけることなく、被回転体１１の回転をロックすることが可能となる。

図１～図７において、駆動ギヤ１０が回転方向Ｗへ回転する場合には、扇形ギヤ１３は回動方向Ｌへ回動してストッパ１５Ｌに当接し、被回転体１１は回転方向Ｗへ回転する。被回転体１１が回転方向Ｗへ回転する場合において、駆動ギヤ１０の回転を停止したときに被回転体１１の回転方向Ｗへの回転が継続する場合にも、同様にして扇形ギヤ１３が被回転体１１に対し回動中心１２を中心として回動方向Ｒへ、ストッパ１５Ｌから離れて回動して基準位置まで戻る。これに伴いスライド部１４が前進方向Ｆへスライドするので、端部１４ａが外部構造に篏合することで、被回転体１１の回転がロックされる。

＜第１変形例＞
回転機構１は、扇形ギヤ１３、ストッパ１５Ｌ、１５Ｒ及びスライド部１４の複数の組合せを備えることが可能である。図８、図９は、回転機構１が３つの組合せを備える変形例を示す。図８の回転機構１は、扇形ギヤ１３、ストッパ１５Ｌ、１５Ｒ及びスライド部１４の３つの組合せを、回転中心１２について回転対称の位置に備える。図８の回転機構１において、駆動ギヤ１０が回転方向Ｄへ回転することで各扇形ギヤ１３が回動方向Ｒへ、それぞれ対応するストッパ１５Ｒに当接する位置まで回動し、これに伴いスライド部１４が後退して外部構造１００との篏合が解除される。そして、図９に示すように、駆動ギヤ１０の回転方向Ｄへの回転が各扇形ギヤ１３を介して被回転体１１に伝わり、被回転体１１が回転方向Ｄへ回転する。扇形ギヤ１３、ストッパ１５Ｌ、１５Ｒ及びスライド部１４の複数の組合せを備えることで、各部位にかかる負荷が分散される。駆動ギヤ１０の回転を停止したときに被回転体１１の回転方向Ｄへの回転が継続する場合に、各扇形ギヤ１３が被回転体１１に対し回動中心１２を中心として回動方向Ｌへ、ストッパ１５Ｒから離れて回動して基準位置まで戻る。これに伴いスライド部１４が前進して外部構造１００に篏合することで、被回転体１１の回転がロックされる。駆動ギヤ１０が回転方向Ｄと反対の回転方向Ｗへ回転する場合には、上述における扇形ギヤ１３及び被回転体１１はそれぞれ反対方向に回動又は回転する。

＜第２変形例＞
図１０は、別の変形例を示す。この変形例における回転機構１は、駆動ギヤ１０と各扇形ギヤ１３の間に、駆動ギヤ１０と各扇形ギヤ１３のそれぞれの歯部と係合する歯部を有し駆動ギヤ１０に従動して回転することで各扇形ギヤ１３を回動させる従動ギヤ１１０を有する。すなわち、駆動ギヤ１０の歯部と各扇形ギヤ１３の歯部が従動ギヤ１１０を介して対向する。図１０の回転機構１において、駆動ギヤ１０が回転方向Ｄへ回転することで各従動ギヤ１１０が回転方向Ｄの反対方向へ回転する。すると、従動ギヤ１１０の回転により各扇形ギヤ１３が回動方向Ｌへ、それぞれ対応するストッパ１５Ｌに当接する位置まで回動し、各扇形ギヤ１３が駆動ギヤ１０、従動ギヤ１１０及びストッパ１５Ｌを連結した状態にする。これに伴いスライド部１４が後退して外部構造１００との篏合が解除される。そして、駆動ギヤ１０の回転方向Ｄへの回転が従動ギヤ１１０、扇形ギヤ１３を介して被回転体１１に伝わり、被回転体１１が回転方向Ｄへ回転する。駆動ギヤ１０の回転を停止したときに被回転体１１に対し回転方向Ｄと反対の回転方向Ｗへ外力が作用し、被回転体１１が回転方向Ｗへ回転しようとする場合に、各扇形ギヤ１３が被回転体１１に対し回動中心１２を中心として回動方向Ｒへ、ストッパ１５Ｌから離れて回動して基準位置まで戻る。これに伴いスライド部１４が前進して外部構造１００に篏合することで、被回転体１１の回転がロックされる。駆動ギヤ１０が回転方向Ｄと反対の回転方向へ回転する場合には、上述における扇形ギヤ１３及び被回転体１１はそれぞれ反対方向に回動又は回転する。

上記のように動作する変形例では、駆動ギヤ１０が停止したときに被回転体１１に対し回転方向と反対向きの外力が作用した場合に、被回転体１１の回転をロックすることが可能となる。

＜第３変形例＞
図１１～図１４は、さらに別の変形例を示す。図１１及び図１２は、それぞれ図１及び図２の変形例に対応する。この変形例における回転機構１は、被回転体１１におけるスライド部１４の位置と、前進・後退方向が図１、図２の場合と異なる。

図１１、図１２に示すように、被回転体１１には、駆動ギヤ１０が重畳する面とは反対側の面に、回転軸１６を中心とする円筒状の凹部１０２が設けられ、空洞部２０が凹部１０２に連通するように設けられる。凹部１０２内には、円柱状の外部構造１０３が配置される。スライド部１４は、空洞部２０の延伸方向に沿ってスライド可能に構成される。スライド部１４と空洞部２０はそれぞれ、スライド部１４が前進方向Ｆ´へスライドすることでその端部１４ｂが被回転体１１の中心へ向け凹部１０２内に突出し、外部構造１０３の円周に任意の間隔で設けられる孔に篏合する。また、スライド部１４が後退方向Ｂ´へスライドすることで端部１４ｂが後退して外部構造１０３との篏合が解除される。

扇形ギヤ１３のスリット１９は、弦方向に延在しその中心部で回動中心１２から遠ざかるように湾曲する。スリット１９は、その曲率が扇形ギヤ１３の円周の曲率より大きくなるような形状を呈することが好適である。扇形ギヤ１３の基準位置では、スリット１９の中心部にピン２１が位置するので、ピン２１が回動中心１２から遠ざかるように誘導されて、スライド部１４が回転中心１６に向けて前進し外部構造１０３と篏合する。

図１３、図１４は、それぞれ図１１、図１２に示す回転機構１において、扇形ギヤ１３がストッパ１５Ｒに当接する位置まで回動した状態を示す。

図１３に示すように、扇形ギヤ１３は、ストッパ１５Ｒに当接する位置まで回動すると、ストッパ１５Ｒによって回動が阻まれる。このとき、駆動ギヤ１０が、回転方向Ｄへの回転を継続すると、その回転が扇形ギヤ１３を介し被回転体１１に伝わる。一方で、図１３、図１４に示すように、スライド部１４のピン２１が扇形ギヤ１３のスリット１９に誘導されて後退方向Ｂ´へスライドし、これに伴いスライド部１４が後退して端部１４ｂと外部構造１０３との篏合が解除されるので、被回転体１１は回転可能に解放される。よって、被回転体１１が、駆動ギヤ１０の回転に伴って、回転方向Ｄへ回転する。

回転方向Ｄへ回転する被回転体１１の回転を任意の回転角で停止させるべく駆動ギヤ１０の回転を停止させたにも関わらず、被回転体１１の回転方向Ｄへの回転が継続する場合には、扇形ギヤ１３は被回転体１１に対し回動中心１２を中心として回動方向Ｌへ、ストッパ１５Ｒから離れて回動する。これにより、扇形ギヤ１３は基準位置まで戻る。その際、スリット１９によりピン２１が回転軸１６に近づくように誘導され、これに伴いスライド部１４が前進方向Ｆ´へスライドするので、端部１４ｂが外部構造１０３と篏合する。このようにして、被回転体１１は、回転がロックされ、回転を停止する。

＜第４変形例＞
図１５は、扇形ギヤ１３のスリット１９、１９０に関する変形例を示す。図１５（ａ）、（ｂ）は、図１～図７で示した扇形ギヤ１３における、中心部が回動中心１２に近づくような形状のスリット１９の例を示す。スリット１９は、図１～図７で示したように湾曲した形状のほか、図１５（ａ）のように逆Ｖ字形状であってもよいし、図１５（ｂ）のように両端が屈折した矩形状であってもよい。また、図１５（ｃ）、（ｄ）は、図１１～図１４で示した扇形ギヤ１３における、中心部が回動中心１２から遠ざかるような形状のスリット１９０の例を示す。スリット１９０は、図１１～図１４で示したように湾曲した形状のほか、図１５（ｃ）のようにＶ字形状であってもよいし、図１５（ｄ）のように両端が屈折した矩形状であってもよい。なお、スリット１９、１９０とピン２１の間には、潤滑剤、又はベアリング等を設けて、スリット１９、１９０とピン２１の遊嵌を円滑にしてもよい。

＜第５変形例＞
図１６は、スライド部１４と外部構造１００に関する変形例を示す。スライド部１４の端部１４ａの形状は、被回転体１１の回転軸１６に直交する断面において放物線形状を呈する。端部１４ａは、例えば、凸形状の放物面である。外部構造１００は、被回転体１１の外周に沿って交互に凹部１２１と凸部１２２とを有する。凹部１２１と凸部１２２は、被回転体１１の回転軸１６に直交する断面において交互に反転する放物線形状を呈する。スライド部１４の端部１４ａと外部構造１００の凹部１２１及び凸部１２２がかかる形状を有することで、スライド部１４が前進したときに端部１４ａが外部構造１００の凸部１２２に接触した場合であっても、端部１４ａと凸部１２２の接点における摩擦が抑えられて、端部１４ａが凹部１２１に向けて誘導され易くなる。よって、端部１４ａが円滑かつ確実に凹部１２１に篏合することが可能となる。図１１及び図１２に示す外部構造１０２と端部１４ｂも同様の構造としてもよい。

図１７、図１８は、回転機構１の実施例を示す。図１７は、回転機構１が利用されるロボットアーム１６０の概略構成を示し、図１８は、図１７のＢ－Ｂ´における断面図を示す。ロボットアーム１６０は、本体側の上腕部２と回転機構１を介して連結される前腕部３とを有し、上腕部２に対し前腕部３が回動可能に構成される。上腕部２は、モータ４と外部構造１００を有する。前腕部３は、回転機構１を有し、被回転体１１と連結される。モータ４の駆動軸５が回転機構１の駆動ギヤ１０を駆動すると、駆動ギヤ１０に従動する扇形ギヤ１３の作用により被回転体１１が回転する。なお、ここでは、ストッパの図示は省略してある。そして、回転体１１の回転に伴って前腕部３は、上腕部２に対し回動方向ＵＰ又はＤＮへ回動する。また、前腕部３は、回転体１１のスライド部１４が上腕部２側の外部構造１００に篏合することで、回転をロックする。例えば、前腕部３が鉛直方向下向きに対応する回動方向ＤＮへ回動するときにモータ４の駆動が停止されると、前腕部３が自重により回動方向ＤＮへ回動を継続する。すると、扇形ギヤ１３の作用によりスライド部１４が前進して外部構造１００に篏合することで、前腕部２の回動がロックされる。なお、第２変形例における回転機構１が適用される場合、前腕部２の回動方向と反対方向の外力が作用する場合に、前腕部２の回動がロックされる。

図１９は、第２変形例の回転機構１が連結器具に適用される例を示す。図１９（ａ）に示すように、回転機構１は、別体として構成される部材１８０、１８１のうち、部材１８１に備えられる。回転機構１の被回転体１１と部材１８０は、紐状の連結部材１８２により連結される。連結部材１８２は、例えば、ワイヤである。回転機構１の外部から例えばドライバ等により駆動ギヤ（図示省略）を回転させることで被回転体１１を回転方向Ｑへ回転させると、連結部材１８２が巻き込まれて部材１８０、１８１が互いに接近して図１９（ｂ）に示すように接触する。その状態で、駆動ギヤ１０の回転を停止させたとき、部材１８０、１８１が互いに離間する方向の外力、すなわち駆動ギヤ１０を回転方向の反対方向に回転させる力が作用すると、被回転体１１が部材１８１側の外部構造１００にスライド部（図示省略）により篏合して回転がロックされる。よって、部材１８０、１８１は離間することなく、互いに連結した状態が維持される。

図２０、図２１は、回転機構１のさらに別の実施例を示す。図２０は、回転機構１が重層的に利用される場合の概略構成を示し、図２１は、図２０のＣ－Ｃ´における断面図を示す。回転機構１´は、駆動ギヤ１０、扇形ギヤ１３、スライド部１４及び被回転体１１を有する回転機構１に加え、回転軸１６を同心とする被回転体１１より大きい直径の被回転体２０１、被回転体２０１に重畳して設けられ被回転体２０１の外周寄りに回動中心を有する扇形ギヤ１３０、被回転体１１、扇形ギヤ１３０の間に位置しそれぞれの歯部に係合する従動ギヤ２１０、及び被回転体２０１に設けられ被回転体２０１の半径方向にスライドするスライド部１４０を有する。なお、ここでは、扇形ギヤ１３、１３０に対応するストッパは図示を省略してある。図２１に示すように、回転軸１６の方向に重層的に、半径が異なる被回転体１１、２０１の外周に沿ってそれぞれ外部構造２１４、２１３が設けられる。回転機構１´において、回転機構１の被回転体１１が、被回転体２０１に対する駆動ギヤとして機能する。被回転体１１を駆動ギヤとする場合の被回転体２０１にかかる構成は、第２変形例の構成に対応する。

例えば、回転機構１において駆動ギヤ１０が回転方向Ｄへ回転することで扇形ギヤ１３が回動すると、スライド部１４が後退して外部構造２１４との篏合が解除され、被回転体１１が回転方向Ｄへ回転する。そして、被回転体１１の回転に従動して従動ギヤ２１０が回転し、従動ギヤ２１０の回転により扇形ギヤ１４０が回動することで、スライド部１４０が後退して外部構造２１３との篏合が解除され、被回転体１１の回転が従動ギヤ２１０と扇形ギヤ１３０の作用により被回転体２０１を回転方向Ｄへ回転させる。

駆動ギヤ１０の回転を停止したときに、被回転体２０１に対し回転方向Ｄと反対の回転方向Ｗへ外力が作用し、被回転体２０１が回転方向Ｗへ回転しようとする場合には、扇形ギヤ１３０が被回転体２０１に対し基準位置まで戻るように回動するので、スライド部１４０が前進して外部構造２１３に篏合することで、被回転体２０１の回転がロックされる。よって、被回転体２０１の回転が停止する。

また、駆動ギヤ１０の回転を停止したときに、被回転体２０１に対し回転方向Ｄへ外力が作用し、被回転体２０１が回転方向Ｄへ回転しようとする場合には、扇形ギヤ１３０と従動ギヤ２１０を介して被回転体１１を回転方向Ｄへ回転させる力が作用する。すると、被回転体１１において、扇形ギヤ１３が被回転体１１に対し基準位置まで戻るように回動するので、スライド部１４が前進して外部構造２１４に篏合することで、被回転体１１の回転がロックされる。そして、被回転体１１の回転がロックされることで、被回転体２０１の回転方向Ｄへの回転も停止する。

この実施例では、駆動ギヤ１０が停止したときに、被回転体２０１に対し回転方向Ｄ、Ｗいずれの方向の外力が作用した場合であっても、被回転体２０１の回転をロックすることが可能である。例えば、この回転機構１´をロボットアームに適用した場合、外部構造２１４、２１３側を上腕部として、上腕部側に駆動用のモータ等を設けて駆動ギヤ１０を駆動し、被回転体２０１に前腕部側を連結させることで、ロボットアームの関節の一部を構成することができる。その場合において、ロボットアームの関節の回動における任意の位置でモータ等の駆動を停止したとき、前腕部に回動方向又はその逆の方向に外力が作用したとしても、関節の回動をロックすることが可能となる。

駆動ギヤ１０、扇形ギヤ１３、１３０、スライド部１４、１４０、ストッパ１５Ｌ、１５Ｒ、外部構造１００、１０３、２１３、２１４、従動ギヤ１１０、２１０等は、金属、プラスティック等、各部の機能に必要な剛性を有する任意の部材により形成される。

以上説明したように、本実施形態における回転機構１は、電力を用いたり、スプリングの劣化の影響を受けたりすることなく、簡易な構成により被回転体をロックすることが可能となる。

以上で説明した実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

以下に、本発明の実施の形態をまとめて例示する。
［付記１］
駆動ギヤと、
前記駆動ギヤと同心の被回転体と、
前記被回転体に重畳して設けられ、前記駆動ギヤの歯部に対向する歯部と、前記被回転体の外周寄りに回動中心とを有する扇形ギヤと、
前記被回転体の半径方向にスライドし、端部が当該被回転体から前進して前記被回転体の外部構造に嵌合し、又は後退して当該嵌合が解除されるように、当該被回転体に設けられるスライド部と、
基準位置から前記駆動ギヤに従動して回動する前記扇形ギヤにその回動経路上で当接して当該扇形ギヤの回動を制約するように前記被回転体に設けられ、当接した前記扇形ギヤを介して前記駆動ギヤの回転を前記被回転体に伝えて当該被回転体を回転させる、ストッパと、
を有する回転機構であって、
前記扇形ギヤは、前記スライド部からスライド方向と交差する方向に突出するピンと遊嵌して前記扇形ギヤの回動に伴って当該ピンを前記スライド部の前記端部が前進又は後退するように湾曲したスリットを有し、当該スリットは、前記駆動ギヤが回転することで前記扇形ギヤが前記ストッパに当接するときには前記スライド部の前記端部を後退させ前記外部構造との嵌合を解除することで前記被回転体を回転可能にし、前記駆動ギヤが停止して前記被回転体が回転を継続し、前記扇形ギヤが前記基準位置まで回動するときには前記スライド部の前記端部を前進させ前記外部構造と嵌合させることで前記被回転体の回転をロックする、
回転機構。
［付記２］
付記１において、
前記被回転体が、前記駆動ギヤの歯部と前記扇形ギヤの歯部とにそれぞれ係合する従動ギヤをさらに有する、
回転機構。
［付記３］
付記１において、
前記スライド部は、前記被回転体の外縁から前進して、当該被回転体の外周に沿った前記外部構造に前記端部にて篏合する、
回転機構。
［付記４］
付記１において、
前記スライド部は、前記被回転体の中心寄りの凹部に向け前進して、当該凹部に位置する前記外部構造に前記端部にて篏合する、
回転機構。

１、１´ 回転機構
２上腕部
３前腕部
４モータ
５駆動軸
１０駆動ギヤ
１２回動中心
１３、１３０扇形ギヤ
１４、１４０スライド部
１４ａ、１４ｂ端部
１５Ｌ、１５Ｒストッパ
１６回転軸
１７、１８歯部
１９、１９０スリット
２０空洞部
２１ピン
３０ガイド孔
１００、１０３、２１３、２１４外部構造
１０２凹部
１１０、２１０従動ギヤ
１６０ロボットアーム
１８０、１８１部材
１８２連結部材

Claims

駆動ギヤと、
前記駆動ギヤと同心の被回転体と、
前記被回転体に重畳して設けられ、前記駆動ギヤの歯部に対向する歯部と、前記被回転体の外周寄りに回動中心とを有する扇形ギヤと、
前記被回転体の半径方向にスライドし、端部が当該被回転体から前進して前記被回転体の外部構造に嵌合し、又は後退して当該嵌合が解除されるように、当該被回転体に設けられるスライド部と、
基準位置から前記駆動ギヤに従動して回動する前記扇形ギヤにその回動経路上で当接して当該扇形ギヤの回動を制約するように前記被回転体に設けられ、当接した前記扇形ギヤを介して前記駆動ギヤの回転を前記被回転体に伝えて当該被回転体を回転させる、ストッパと、
を有する回転機構であって、
前記扇形ギヤは、前記スライド部からスライド方向と交差する方向に突出するピンと遊嵌して前記扇形ギヤの回動に伴って当該ピンを前記スライド部の前記端部が前進又は後退するように湾曲したスリットを有し、当該スリットは、前記駆動ギヤが回転することで前記扇形ギヤが前記ストッパに当接するときには前記スライド部の前記端部を後退させ前記外部構造との嵌合を解除することで前記被回転体を回転可能にし、前記駆動ギヤが停止して前記被回転体が回転を継続し、前記扇形ギヤが前記基準位置まで回動するときには前記スライド部の前記端部を前進させ前記外部構造と嵌合させることで前記被回転体の回転をロックする、
回転機構。